Question

在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用下图中示意的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6 mol·L^-1盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。

填写下列空白：

(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是_____________，烧瓶B的作用是_______________，烧瓶C的作用是________________________，在试管D中收集得到的是________________。

(2)实验时，U形管G中应加入的试剂是_____________，长颈漏斗H中应加入_____________。

(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母) ___________________。

(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液，其目的是_________________________。

(5)试管E中发生反应的化学方程式是_____________________________________________。

(6)为了安全，在E管中的反应发生前，在F出口处必须________________；E管中的反应开始后，在F出口处应________________________________。

Answer 1

(1)普通铁粉(或铁粉)  作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)  防止水倒吸(或用作安全瓶)  氢气

(2)固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂)    6 mol·L^-1 HCl

(3)ABE

(4)加快氢气产生的速率

(5)Fe₃O₄+4H₂3Fe+4H₂O

(6)检验氢气的纯度  点燃氢气

解析：首先明确本题涉及的3个反应：①普通铁粉的高温氧化：3Fe+4H₂O(g) Fe₃O₄+4H₂；②四氧化三铁的热还原：Fe₃O₄+4H₂3Fe+4H₂O；③用6 mol·L^-1HCl与较活泼金属(例如锌)制备上述反应所需的还原剂氢气：Zn+2HCl====ZnCl₂+H₂↑。题目给出了两个装置图，左图内有生成物排水取气的装置，右图内则有发生氢气的装置。由此可判断出，前者为制取四氧化三铁的装置，后者为制取“引火铁”的装置。

    试管A里装入的试剂是普通铁粉，烧瓶B的作用是作为水蒸气发生器，烧瓶C的作用是作为安全瓶防止水槽内的冷水倒吸，收集在试管D内的气体当然是氢气。

    在右图中，由于盐酸较浓(6 mol·L^-1)，与活泼金属反应所产生的氢气中或多或少地会带有部分盐酸酸雾，如不除去盐酸酸雾，则其会跟四氧化三铁发生反应，所以U形管内应该用固体氢氧化钠或氧化钙、碱石灰等碱性干燥剂，以除去酸雾。至于6 mol·L^-1盐酸，当然应从长颈漏斗加入作为气体发生器的烧瓶内。

    烧瓶B是水蒸气发生器，为将其中的水变为蒸气，当然需要加热。普通铁粉被水蒸气氧化是在高温进行的反应，四氧化三铁被氢气还原需在加热条件下进行，因此A、B、E都需加热。

    在烧瓶I中加入硫酸铜溶液，目的在于使跟盐酸反应的金属Zn表面因与硫酸铜置换而部分覆盖金属铜，形成铜锌原电池，加快了氢气产生的进程。

    为保证安全，进入试管E内的氢气必须是纯氢气，因而需验纯。自导管F逸入空气中的氢气应烧掉或导出室外，以避免与室内的空气发生爆炸。